Патент на изобретение №2355505
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ПРОТИВОПРИГАРНАЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ КРАСКА ДЛЯ ИЗЛОЖНИЦ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к литейному производству, в частности к противопригарным теплоизоляционным краскам для крупногабаритных изложниц. Краска содержит, мас.%: цирконовый порошок – 70-75, бентонит – 2,5-4,5, диспергатор 0,11-0,20, вода – остальное. В качестве диспергатора используют пенообразователь на основе
Изобретение относится к литейному производству, в частности к противопригарным теплоизоляционным краскам, наносимым на внутреннюю поверхность крупногабаритных изложниц при изготовлении массивных (10-25 т) биметаллических прокатных валков методом центробежного литья. При изготовлении подобных заготовок роль разделительного покрытия между изложницей и отливкой становится определяющей, так как ее воздействие сказывается на формировании качества рабочего слоя валков (чистота поверхности, структура, физико-механические свойства, в том числе твердость и прочность, величина припуска на механообработку), а также на эксплуатационную стойкость изложниц. Основная проблема в этом случае состоит в необходимости разработки такого состава покрытия, которое отличается как высокой термостойкостью и хорошей кроющей способностью, обеспечивающими высокую чистоту поверхности отливки, так и защитными теплоизолирующими свойствами, позволяющими продлить срок службы дорогостоящих крупногабаритных изложниц. В настоящее время при изготовлении крупногабаритных заготовок из чугуна и стали методом центробежного литья получили широкое применение теплоизоляционные покрытия на основе сыпучих материалов: диатомита и бентонита (пат. РФ Несмотря на высокие теплоизолирующие свойства указанных покрытий все они обладают рядом серьезных недостатков: – отсутствие ровной поверхности, бугристость; – резко выраженный пригар на поверхности отливки; – сравнительно высокая толщина слоя покрытия (4-8 мм); – разрушение покрытия и его вымывание при заливке металла; – высокая трудоемкость при извлечении отливки. Указанные недостатки приводят к увеличению припуска отливки на механообработку и значительному их браку из-за неравномерного отбела рабочего слоя, а также затрудняют извлечение заготовок из изложницы. Поэтому наиболее рациональным покрытием, обеспечивающим решение настоящей проблемы, является использование его в виде литейной краски, способной устранить недостатки сыпучего покрытия и в то же время, обладая высокой термостойкостью и защитными теплоизолирующими свойствами, иметь высокие физико-механические свойства, позволяющие противостоять от разрушения усилиям, возникающим при взаимодействии струи металла при ее заливке с поверхностью покрытия на внутренней поверхности вращающейся формы. В связи с этим требования к литейной краске на внутренней поверхности крупногабаритной изложницы сводятся к следующему: – высокий уровень прочности к истиранию в пределах 0,8-1,2 кг/мм2; – высокая термостойкость, обеспечивающая чистоту поверхности отливки; – достаточная толщина слоя краски – до 2,0 мм; – вязкость по ВЗ-4 – 11,0-12,0 с; – высокая седиментационная устойчивость 80-85%; – хорошая кроющая способность; – отсутствие токсичных компонентов. Известен состав антипригарной краски, используемой для покраски кокилей при изготовлении чугунных отливок, типа мелющих тел (патент РФ
Недостатком указанного состава краски является наличие пригара на поверхности отливок, а также недостаточная толщина слоя покрытия (0,1-0,5 мм), что приводит к вымыванию краски при заливке больших масс металла (10-25 т) и, как следствие, к привариванию отливки к изложнице и ее разрушению. Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению (прототип) является патент (РФ Недостатком прототипа является более низкая прочность краски по сравнению с аналогом, что приводит к уменьшению толщины слоя краски до 0,3 мм, которая дает удовлетворительные результаты при изготовлении мелких до 10 кг отливок (чугунные шары Указанные недостатки, присущие прототипу, объясняются низкими прочностными свойствами краски и перенасыщенностью ее состава компонентами аналогичного по своим физико-механическим свойствам влияния на свойства краски. Наличие жидкого стекла в составе прототипа в количестве 4,3-4,8% нецелесообразно при необходимости повышения толщины слоя краски, т.к. ее прочность при высоких температурах снижается. Предлагаемая краска в заявленном составе позволяет обеспечить наряду с чистотой поверхности отливки и высокие защитные по отношению к изложнице теплоизоляционные свойства, позволяющие наносить слои толщиной 1,1-2,0 мм краски на внутреннюю поверхность вращающейся крупногабаритной изложницы при заливке больших масс металла (10-25 т) с высокими прочностными характеристиками. Указанный технический результат достигается тем, что в противопригарной теплоизоляционной краске для изложниц центробежного литья, содержащей цирконовый порошок, бентонит, поверхностно-активное вещество (диспергатор) и воду, в качестве диспергатора применяется пенообразователь на основе
Добавление диспергатора, содержащего пенообразователь и пеногаситель, позволяет регулировать состоянием суспензии, ограничивая чрезмерное образование пены в краске. Одновременно с этим компоненты диспергатора, адсорбируясь на частицах цирконового порошка и бентонита, способствуют снижению вязкости раствора путем вытеснения связанной воды в суспензию без изменения ее общего влагосодержания и снижения седиментационной устойчивости. Наличие в составе краски цирконового порошка в количестве 70-75% в качестве наполнителя способствует повышению ее термостойкости и улучшению качества поверхности отливок. Бентонит в качестве связующего в заявленном соотношении компонентов в количестве 2,5-4,5% обеспечивает наряду с действием диспергатора высокую прочность суспензии после тепловой обработки, что позволяет наносить слой краски на внутренней поверхности изложницы толщиной до 2,0 мм и этим самым обеспечить защиту изложниц от разрушающего напора заливаемого металла. Изменения соотношения пенообразователя и пеногасителя в составе краски меньше или больше чем 1,0:0,1 приводят к ухудшению состояния суспензии по вязкости и ее седиментационной устойчивости. Увеличение содержания диспергатора в краске сверх 0,20% понижает вязкость суспензии сверх требуемых по техническим условиям значений, а понижение более 0,11% увеличивает ее. При содержании цирконового порошка в заявленном составе краски ниже 70% уменьшается ее термостойкость, что ведет к ухудшению чистоты поверхности отливок и появлению шероховатости, а при содержании цирконового порошка выше 75% уменьшается седиментационная устойчивость покрытия, что приводит к расслоению краски. При содержании бентонита в заявленном составе краски ниже 1,5% нарушается гомогенность суспензии и ухудшается ее кроющая способность, при этом прочность покрытия снижается. Завышение содержания бентонита сверх 4,5% приводит к рыхлости покрытия и его разрушению при заливке металла. В таблице 1 и 2 приведены составы и основные свойства предлагаемой краски по сравнению с прототипом.
Пример использования предлагаемой краски Предварительно измельченный цирконовый порошок, а также бентонит в заявленных количествах смешиваются в смесителе валкового типа. В перемешанную сухую смесь добавляется вода с последующим выстаиванием в течение 24 часов. Полученная сухая смесь подается в растворомешалку, куда вводится диспергатор с добавлением воды и последующим перемешиванием для получения однородной суспензии. Вязкость суспензии проверяется на отобранной пробе и должна составлять по ВЗ-4 11,0-12,0 с. Все применяемые материалы для приготовления краски не обладают токсичностью. Подготовленная краска наносится методом пульверизации на внутреннюю поверхность предварительно нагретой до температуры 200-210°С изложницы в процессе ее вращения. Апробирование заявленного состава краски производилось при изготовлении биметаллических прокатных валков массой 15-25 т. При заливке рабочего слоя массивных валков из легированного чугуна со скоростью ~ 100 кг/с толщина слоя краски составляла 1,5-2,0 мм. Поверхность отливок, полученных с применением заявленного состава краски, отличалась ровным рельефом и не имела пригара, а внутренняя поверхность изложницы не имела сетки разгара и других дефектов. Свойства полученных прокатных валков с использованием заявленного в изобретении состава противопригарной теплоизоляционной краски отвечали всем предъявляемым техническими условиями требованиям к их качеству.
Формула изобретения
Противопригарная теплоизоляционная краска для изложниц центробежного литья, содержащая цирконовый порошок, бентонит, диспергатор и воду, отличающаяся тем, что в качестве диспергатора используют пенообразователь на основе
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
-алифинов и пенорегулятор на основе полиметилполисилаксанов в соотношении 1,0:0,1. Применение краски обеспечивает высокую прочность и термостойкость покрытия с толщиной слоя 1,1-2,0 мм и увеличение срока службы изложниц, а полученные массивные заготовки имеют высокую чистоту поверхности. 2 табл.
2089326) или диоксид циркония с индустриальным маслом (пат. РФ 
25-100 мм), но неприемлема при изготовлении крупных заготовок типа прокатных валков массой в несколько тонн из-за вымывания покрытия при заливке, оголения изложницы и, как следствие, приваривания к ней массивной отливки, а также появления трещин в отливке из-за высокой интенсивности охлаждения. По этой же причине при изготовлении массивных заготовок защитные теплоизоляционные свойства указанной в прототипе краски по отношению к изложнице настолько низки, что стойкость их по количеству отливок оценивается 2-4 штуки и их использование считается нерентабельным.